自制特色教具 提升教学效能 ——“画龙点睛”的自创物理教具学具

自制特色教具 提升教学效能
——“画龙点睛”的自创物理教具学具

李 莉费建良

(求真中学上海200431)

摘 要：物理学是一门实验科学，在初中物理教学中，自制教具应该是中学物理教学的重要组成部分之一，它对促进教师和学生的创新、情感、态度、价值观的培养起着重要作用.本文借助我校物理实验室自制的部分教具，通过教学中的真实案例，对自制教具提升物理课堂教学效能一一加以阐明.

关键词：自制教具提升教学效能

收稿日期：(2015-05-26)

记得一位老教师曾说过，“物理物理，由物及理”.“物”指事物、物体、现象，“理”是道理、原理、规律，先有“物”才有“理”，先见“物”才明“理”，多么简洁又具有哲理的话啊！

物理课上，教师就应该先让学生见到“物”，而为了展现“物”一般需要准备实验教具和学具.走进每所学校的物理实验室，我们都能看到琳琅满目的实验教具和学具，当然大多数都出自实验器材厂.这些器材帮助教师和学生还原生活景象，展示物理现象，完成各类实验，理解所学知识，起到了非常重要的作用.但在实际的物理教学中，我们越来越发现仅仅利用学校配置的实验教具和学具还不能完全突破物理课堂中遇到的教学难点和重点，为了帮助学生解开心中的疑惑，自创适合的实验教具和学具显得愈发重要.

1提升效能之一 ——创新 渗透实验思想和方法教育

教具学具创新设计与制作是利用生活材料、物品和器具等潜在资源开展的教学活动，其新颖的设计、独到的构思，将启发和激励学生的创新性思维，另外教具、学具设计与改进中蕴含的 “等量代换”、“放大”、“借用”、“转换”等丰富的创新思路，无不潜移默化地启迪着学生.

自创器材虽然不容易，但是我们通过努力还是尝试一二，收到了颇好的效果.

“平面镜成像实验”是初中物理光学中的重要实验，实验器材有玻璃板和两支一样的蜡烛、刻度尺等，根据物理活动卡的步骤，学生能比较容易地完成实验，并得到平面镜成像的规律.在实验中，其他的器材比较容易理解，只是为什么需要两支一样大小的蜡烛，并且要求在实验中点燃玻璃板前的蜡烛，将未点燃的一样的蜡烛放置在玻璃板的后方，通过移动调节玻璃板后的蜡烛，使其从前面的不同方向看起来好像被点燃似的，就能找到平面镜成的像的位置并能说明像与物体等大了.怎样让学生理解像与物等大呢？如何突破和解决“平面镜成像实验”这节课的难点呢？我们的秘密武器只是3个普通塑料三角形板,如图1所示.

图1　实验用3个三角形板

让我们还原一下这堂课的情景.

(外景)“叮铃铃”课堂铃声响了，学生鱼贯而入实验室，此时实验桌上有一面大镜子在迎接他们，大家看到自己的笑脸格外兴奋，窃窃私语着.

师：在大家进入课堂时，都看到了镜子中的自己和同学，镜子里面真的有你和同学吗？

生：没有.

师：我们所看到的就是今天要和大家一起学习的“平面镜成像”.(在平面镜前点燃一支大蜡烛，观察镜子中蜡烛成的像)对“平面镜成像”大家并不陌生，请大家想一想成的像与物体对比有什么特点？

生：正立的,等大的……

师：正立的大家都能理解，但是你如何向大家解释你所看到的像和物体是等大的呢？

生：用尺子量镜子中的像；将镜子中的像用照相机拍下来，再进行对比；将前面的蜡烛拿到后面与像比较(刚移动，像也不见了，引来一片哄笑)……

师：这些方法都不可靠，还有其他方法吗？出示两个一红一蓝大小不同但相差不大的三角形板，请同学们仔细观察两个三角形板是否一样大小呢？

生：一样大小(不一样大小)两种不同的回答.

师：你怎样才能确定两个三角形板的大小是否一样呢？

生：将两个三角形板重叠，如果完全重叠，则大小一致，否则大小不同.

师：(教师按照学生所讲演示)那如果将两个三角形板分别放置在黑板的两端，不能移动，这时该如何比较两个三角形板的大小呢？

生：(讨论)再取一个与红色(或蓝色)三角板一样大小的三角板，让它与另一个三角板重叠，如果重合，则3个三角板一样大，可见原来的两个三角板一样大小；如果不重合，则原来的两个三角板大小不一致.

师：现在你能解决刚才的问题了吗？(可见要找一个第三者来进行比较.)

生：是否可用一支和镜前蜡烛一样大小的蜡烛，放在镜后与镜前的像进行比较.

师：(演示,取出一支同样大小的蜡烛，可放在镜子后面什么也看不到，无法比较了.这可怎么办呢？)遇到了新的问题，怎样既能在实验中成像，又能看得到后面的蜡烛并进行比较呢？

生：(思考)

师：请大家转头观察实验室后排的橱窗玻璃.

生：(在玻璃中既看到自己的笑脸又看到了里面的器材)用玻璃板换平面镜！

师：(在学生的惊叹中将木架子前的平面镜取出，露出后面的茶色玻璃板.)请大家在此基础上，按照活动卡要求，完成平面镜成像实验,如图2所示.

3个普通的塑料三角形板和实验室中的橱窗玻璃以及装有平面镜和茶色玻璃的木架子就能巧妙地解决这节课的难点.“借用”了3块三角板利用“等量代换”巧妙地解决了物像大小是否相等这一难题.可见创新改进实验教具和学具并不一定需要高科技，关键要从学生学习角度出发，善于发现问题，提出问题并解决问题.

图2　平面镜成像实验

2提高效能之二 ——适用 让实验更方便实用有效

有些传统的实验教具已跟不上新教材变化的需要，为积极配合、促进和搞好课程教材改革，必须自制适合实验的教具.要开动脑筋，灵活机动地利用生活中常用的一些简单材料，做好实验教具的自制自筹，通过自制教具，可以让实验更方便、安全、实用和有效.

例如在“探究凸透镜成像规律”实验中，通常我们用蜡烛完成实验，但是通过蜡烛所成实像只能正确地比较像与物的正、倒，而对于像的大小，左右互换却不能更好地体现，怎样才能更好地体现像的特点呢？这时我们想到了发光二极管.在总务处老师和大家的齐心协力下，将两个发红光的二极管和4个发白光的二极管以L字形固定在塑料外壳上，并且通过焊接内部线路，让这个装置装上电池后变成一个L形的发光物体，如图3所示.这个装置给我们的实验带来的好处有很多.

(1)实验中需要蜡烛和火柴，对于现在的孩子火柴的使用都成问题，何况在实验中还需要移动蜡烛，蜡烛倒下或烛油滴到手上引起的躲闪与惊叫连连，那叫一个“乱”.

(2)蜡烛在实验中因为燃烧，或过长或过短，学生需要不断地调节凸透镜和光屏的高度，使三者的中心在同一高度，特别在蜡烛过短时，在调节凸透镜和光屏的高度时会受到支撑杆和桌子间的相互阻碍，而利用这个装置就不存在这样的麻烦.

(3)利用发光二极管，可以通过颜色和字形比较，得到像的正倒、左右互换等信息，不仅如此，我们还在光屏上设置了测量像的高度测量纸，学生很容易通过光屏纸测量出像的具体高度值，便于与物体的高度进行比较及进一步的分析.该学具的创新增加了实验的安全性，有利于学生在实验过程中通过比较发现凸透镜成像规律.

图3　用发光二极管制作的L形发光物体

自制教具一般都取材简便，制作容易，虽没有华丽的外表，但适用，实验的全部物理过程都能明显地观察到，从而使学生能更好地认识物理现象的本质.可见自制创新教具和学具都来源于我们对提高实验效果的不断追求.

3提高效能之三 ——放大 让课堂活起来

有些现象虽不能看见，但又确实存在，如果我们想办法对一些现象用较明显的实验加以说明，则效果将会更好.

在大气压强的学习中，由于每个人生来就置身于大气压强中，且人体内外大气压强相平衡，学生的身体对大气压的体验非常有限.如何让学生感受到大气压的存在呢？在原有的一些实验中，我们也做了改进，让学生体会更深刻.例如：“瓶吞鸡蛋”的实验可以反映大气压的存在，但鸡蛋易碎，而且每班都要用掉一个鸡蛋，浪费也大.因此我们就用泡沫塑料磨出鸡蛋的模样，用它堵住锥形瓶口，为了增大气密性，我们还在“泡沫鸡蛋”表面涂一些凡士林，如图4所示.

在实验时用抽气筒将瓶内的空气抽出，依靠外界大气压将“泡沫鸡蛋”压入瓶中，在实验中体现了大气压强的存在，通过抽气的过程也体现了要利用大气压强必须要营造一个低压区.不仅如此，该实验装置还能给学生展示瓶子内部压强大于外部的效果，方法是：把“泡沫鸡蛋”塞入瓶口中，将瓶口堵住，利用两用气筒往瓶子里打气，增大瓶内气体的压强，当瓶内气体的压强大于外界大气压强时，“泡沫鸡蛋”就会冲出瓶子，冲向天花板，发出很大的声响.学生对增大瓶内气压将鸡蛋冲出的过程更加兴趣盎然，课堂气氛非常活跃，巨大的动静给学生留下了深刻的印象，从中可知利用气压的关键是营造低压区或高压区.这个实验通过创新改进教具后“放大”了原来的实验效果，可以使学生思维更加活跃，有利于学生对物理知识的接受和掌握.自制教具的运用能充分调动学生的积极性，增加他们对物理知识的直观性认识，有利于提高初中物理课堂效能.

图4　改进教具,感受大气压的变化

4提高效能之四 ——提升 自制教具有助于提升教师业务水平

教师自制教具是在深入理解教材，充分了解学生，精心备课的过程中，发现现有实验仪器的不足，从而萌发的一种教学方法的转变.教师在自制教具的过程中需要考虑很多因素,比如设计、取材及教具结构等等.制作、思考过程中可提高、完善教师的专业素养，体现出教师的创造性和主动性.

图5的这个看似简陋的器材，它的作用是很大的.首先，在电学实验中，我们经常会提到白炽灯，但由于时代的进步，生活的改善，对于城市孩子见到白炽灯的机会真的很少，利用这个器材他们可以仔细观察一番；同时在电功率的学习中，知道灯泡的亮暗与用电器的工作情况不仅仅与电压或电流有关，而是取决于灯泡或用电器的实际电功率，利用这个装置可以向学生展示同样的白炽灯在不同的电路连接中，发光情况的不同.在教学中我们装上两个电功率相差很大的白炽灯，如25 W和100 W，当灯泡并联时，100 W的灯泡发出明亮的光，反映了电压相同时，通过的电流越大，电功率越大，灯泡越亮；然后将两个灯泡串联，此时100 W的灯泡暗得几乎看不出在发光，只能从灯丝处看到一点点红色而已，可见当电流相同时，灯泡两端电压越大，灯泡发光越亮；联系这两个实验，可见灯泡的发光与实际电流与实际电压都有关系，取决于实际电功率的大小，即实际电流与实际电压的乘积.这个教具有效解决了灯的亮暗不是由灯的电压和电流决定，而是由它们的乘积决定.教师用自制的教具来授课，针对性强，能有效突破教学上的重难点，把知识点讲透，学生也容易理解.所以教师经常制作教具可提高自身业务水平，实现师生素质和谐同步发展.

图5

也许一些自制的器材还不够成熟，外观也不光鲜亮丽，但是如果它能帮助我们解决课堂中的难点，让学生看了之后豁然开朗，那它就是最为合适的实验教具和学具.而教具、学具的自创与改进非常利于创新性思维的启发和激励，这不仅因为教具、学具大部分有巧妙独到的设计与构思，而且其不完美、不理想之处又非常利于学生产生“如何才能做得更好”的创新动机，所以中学物理教具与学具的自创和改进是一块非常有利于实施创新素养培养的载体，对提高物理教学效能起着十分显著的作用.

参 考 文 献

1如何利用自制教具进行“创新教育”.上外附属大境中学：方成亚